חסידי מים בולים (BWRs) כבר זמן רב אבן הפינה של הדור הגרעיני, חשבונאות עבור נתח משמעותי של צי הכור העולמי.בטיחות המערכות האלה תלויה באופן ביקורתי ביכולת שלהם להסיר חום בשפע, במיוחד לאחר התמוטטות או במהלך תרחישים תאונה. במהלך העשור האחרון, גל של חדשנות בטכנולוגיות מערכת קירור הפך את בטיחות BWR, מעבר לשאיבה פעילה וחילופי חום מנוסים לעבר התרחשויות אינטראקטיביות מאוד, ומודרניות, קריפטמות, מעבר לחוויות מתקדמות, ופעולות מתקדמות יותר, קריפטמות, ופעולות מתקדמות יותר, ופעולות מתקדמות יותר, ופעולות מתקדמות יותר, ופעולות מתקדמות יותר, ופעולות מתקדמות יותר ויותר, קריפטמיות ופעולות מתקדמות יותר, ופעולות מתקדמות יותר, ופעולות מתקדמות יותר, ופעולות מתקדמות יותר, ופעולות מתקדמות יותר, ופעולות מתקדמות יותר, ופעולות מתקדמות יותר, קרימותרפיות, ופעולות מתקדמות יותר, ופעולות מתקדמות יותר, קרימות ופעולות מתקדמות יותר, ופעולות מתקדמות יותר, מאפקטיביות, קריביות, ופעולות מתקדמות יותר, ופעולות מתקדמות יותר מאשר ⁇ מיות ופעולות מתקדמות יותר, מאפקטיביות, מאפקטיביות, מאפקטיביות, ופעולות מתקדמות יותר, מאפקטיביות מתקדמות יותר מאפקטיביות ופעולות

התפתחות מערכות BWR Cooling

מערכות קירור מוקדמות BWR התבססו על רכיבים פעילים: משאבות שיקום הכור, משאבות מים להאכיל ומערכות קירור ליבת חירום (ECCS) המופעלות על ידי גנרטורים דיזל. בעוד עיצובים אלה נפגשו את תקני הבטיחות של הזמן שלהם, הם הניחו כי חשמל חשמל תמיד יהיה זמין כדי להניע משאבות ושסתום.האירוע מרץ 2011 הוכיח כי שחור תחנה שחור יכול לקשקה לתוך נזק כאשר קירור פעיל הוא איבד, ולא דורש חלקים חשמליים ותפקודי חשמל פסיבי.

האבולוציה עוצבה על ידי שני מגמות מקבילים.ראשון, תעשיית הגרעין אימצה הערכת סיכונים פרובביליסטית (PRA) לזהות נקודות חלשות בשרשרת קירור ולמהנדס נתיבי גיבוי מגוונים, מגוונים.שניים, התקדמות בחומרים מדעים ובבקרות דיגיטליות איפשרו לבנות רכיבי קירור שהם עמידים יותר ותגובה יותר.התוצאה היא דור חדש של טכנולוגיות קירור BWR המשלבות את הטוב ביותר של פיזיקה אינטיבית.

חידושים בעיצוב מערכת קירור

מערכות קירור פסיביות

מערכות קירור פאסיביות פועלות ללא משאבות פעילות, מסתמכות במקום על זרימת הדם הטבעית, הכבידה והעברה של חום שלב-שלבי. BWRs, מערכת הבטיחות הפסיבית הנרחבת ביותר היא קוגניציה הבידוד (IC) שנמצאת בתוך מאגר מים מעל הכלי הכור, IC משתמשת בכוח הנהיגה הטבעי של ריצוף קיטור ומים כדי להסיר חום במהלך פעילות נורמלית, הם סגורים; אם זה פתוח באופן אוטומטי, ללא מחזור קיטור (IC) ממשיך לפעול ללא לחץ אוויר פתוח) ללא גירוי (אני יכול להמשיך את הכוח המניעים) ואווירה) ללא גירוי פתוח, ללא גירוי ואווירה (אני פתוח) ללא גירוי פתוח, ללא גירוי אוטומטי, ללא גירוי פתוח, ללא גירוי (אני יכול להמשיך את הכוח המניעה) ללא גירוי אוטומטי, ללא גירוי) ללא גירוי פתוח) ללא גירוי אוטומטי, ללא גירוי אווירי תיבות של קיטור פתוח, ללא גירוי אווירי) ללא גירוי, ללא גירוי אוטומטי, ללא גירוי אוטומטי, ללא גירוי אוטומטי, ללא גירוי אווירי תיבות של קיטור (מחץ קיטור (מחץ) ואווירה) ואווירה) ללא גירוי, ללא גירוי, ללא גירוי אוטומטי, ללא גירוי אווירי) ואווירה) כדי לפתוח מחדש, ללא גירוי אווירי תיבות של

חידושים אחרונים התמקדו להגדיל את היכולת והאמינות של קונרדנים בידוד.עיצובים חדשים משתמשים כעת בגיאומטריה משטח מוגברת (כגון צינורות פלואו מיקרו-פינים) כדי לשפר את התקני העברת חום מדבקים.יש צמחים עכשיו לשלב מספר יחידות IC מודולריות, כל אחד שוכנו במיכל המים שלו, כדי לספק מערכות הגנה המונעות כוח הכבידה, כגון מערכות של Standby-Crey Control (מחדש) עם משאבהמים גדולים יותר עם מיכל מים פסיביים, אשר ניתן לספק מערכות חסומים פסיביים עם מים, כמו גם כן, אשר ניתן לספק מערכות קירור עמוק יותר, כמו גם כן, כמו מערכת נוזלית, 000).

משפרי חום

טכנולוגיית החלפת חום עשתה צעדים משמעותיים בעשור האחרון.חילופי חום מסורתיים ו-tube משלימים - או במקרים מסוימים הוחלף - על ידי עיצובים קומפקטיים אשר להשיג הרבה יותר גבוה שיעורי העברת חום בנפח יחידה.דפסים חילופי חום מעגלים (PCHEs), שפותחו במקור עבור תעשיות עיבוד כימי וגז, עכשיו מוערכים עבור יישומי BWR.

חידוש מבטיח נוסף הוא השימוש של חילופי חום מבוססי פולימר עבור הכיור האולטימטיבי.למרות פולימרים יש מוליכות תרמית נמוכה יותר מאשר מתכות, הם עמידים מאוד קורוזיה יכול להיות מיוצר בתצורה אשר מקדם זרימה סוערת.ב BWRs, אלה חילופי חום משמשים בלולאות משניות או קירור הבריכה, במיוחד בצמחים כי הם מעסיקים מים ים כמו חום שבו הוא ציפוי ארוך מתכתי, כמו גם חומרים מתקדמים, כמו גם חומרים מתכתי פחמן, כמו גם חומרים מתקדמים, כמו גם לחץ דם, כמו גם על פני השטח.

מערכות קירור מתקדמות עם Passive Back-up

בעוד מערכות פסיביות הן אמינות מאוד, יש להם מגבלות על הסרת חום תוך כדי תנאים בלחץ גבוה.לכן, ארכיטקטורות קירור BWR המודרנית הן היברידיות: הן שומרות משאבות פעיל, מונעות מנועים לפעולה נורמלית ותגובה לתאונה מוקדמת, אבל הן מותאמות עם מערכות פסיביות שלוקחות באופן אוטומטי אם כוח פעיל אבדן.

שדרוגים אחרונים התמקדו בביצוע משאבות מונעות טורבינות אלה חזק יותר.חומרים חדשים להבים טורבינות (למשל, ⁇ טיטניום) להאריך את החיים בתנאים קיטור רטובים, ומשולפים משופרים מאפשרים למערכת לפעול על פני טווח רחב יותר של לחץ כור.חלק מהשינויים במפעל כוללים כעת נתיב "זריקת רפלקטיבית נמוך" ייעודי המשתמש חנקן למים ממטר לתוך מיכל, אפילו לאחר משאבה מונעת של משאבה.

חומרים מדעים ויציבות

רכיבי מערכת קירור ב BWRs פועלים בסביבה קשה: טמפרטורות גבוהות, קרינת נויטרונים, וכימיה מגניבה קורוזית קורוזית (במיוחד כאשר חמצן ומימן peroxide נמצאים בשל רדיוליטיזה) להאריך את החיים ולהקטין את הסבירות של לחץ קריקט קרירקציה דחיסה (SCC), התעשייה אימצה סגסוגת חדשה וטכניקות ייצור.

בנוסף, השימוש בחומרים מורכבים של סיליקון (SiC) מתפתח עבור רכיבי ערוץ זרימה צינורות החלפת חום. SiC מציע מוליכות תרמית מעולה, עמידות קרינה, וקליטת נויטרונים נמוכה.למרות עדיין בשלב ההדגמה המתקדם, חילופי חום מבוססי SiC יכול לפעול יום אחד ללא בעיות קירור מים כי יחידות מחקר מתכתיות כגון LTF: International FIRSTERSERS עבור חומרים אלה, כגון: RLTr אנרגיה מתחדשת, כגון חומרים אלה, כגון חומרים מתקדמים עבור חומרים מתקדמים יותר מאשר חומרים מתקדמים של BR.

פיקוח חכם ובקרה טכנולוגיות

שיפורים מרכיבים פיזיים לבד אינם מספיקים - הם חייבים להיות מחוברים עם מערכות בקרה חכמות שיכולים לחוש, לאבחן, ולהגיב לאנומליות מהר יותר מאשר מפעילי אנוש.שילוב של חיישנים דיגיטליים, מחשוב קצה, ולמידה מכונה היא שינוי צעד בניהול מערכת הקירור BWR.

תאומים דיגיטליים ותזמון אמת

תאום דיגיטלי הוא העתק וירטואלי של מערכת הקירור שפועלת במקביל עם הצמח הפיזי.שימוש בנתונים ממאות חיישנים (זמן, לחץ, קצב זרימה, מיקום שסתום), התאום הדיגיטלי תוקף באופן קבוע נגד מודל נאמנות גבוהה.כל סטייה - כגון שינוי עדין בביצועי החלפת חום או חסימת חלקית - מפרשים התראה לפני שהאש הופכת קריטית אצל חלק מהתאומים, הם אופטימיזציה של תפקודים דיגיטליים, בזמן הפעלת לחץ על תפקודים, או מערכת מתחמי לחץ דם חלקית.

Analytics ולמידה של מכונות

למערכות תמיכה המפעילות כיום אלגוריתמים של למידת מכונות שהוכשרו על שנים של נתונים תפעוליים כדי לחזות כשלים בציוד.לדוגמה, על ידי ניתוח של ספקטרה רטט של משאבות קליטור והזנת משאבות מים, מודלים יכולים לצפות ללבוש עם 90% דיוק עד שלושה חודשים מראש.זה מאפשר תחזוקה להיות מתוכנן במהלך הפסקות מתוכננות ולא ניתוק כפויות.

מעבר לתחזוקה, מערכות המונעות בינה מלאכותית יכולות לזהות דפוסים קירור נורמליים - כגון עלייה הדרגתית בטמפרטורת הגישה של החלפת חום - ולהציע פעולות נכונות.בכמה חדרי בקרה מתקדמים, מערכות אלה משולבות בלוגיקה של פעולת בטיחות אוטומטית: אם חיישנים מרובים מאשרים מגמה מחממת יתר, המערכת יכולה ליזום קירור נוסף באופן אוטונומי ללא המתנה לאישור מפעיל (בעוד עדיין מאפשר למפעיל יתר).

פרוטוקולי בטיחות אוטומטיים ולוגיקה הסתגלות

פרוטוקולי בטיחות אוטומטיים עבור מערכות קירור התפתחו מלוגיקה פשוטה (למשל, "אם לחץ > סף, אז שסתום פתוח") לאלגוריתמים אדפטיים שמשקלו את מדינת הצמח המלא.לדוגמה, מערכות הגנה מודרנית BWR משתמשות בטיול מבוסס מיקרו-מעבד ו- ECCS, אשר יכול לשנות את רצף ההזרקה המבוססת על תרחיש התאונה.זה הוא בעל ערך במיוחד במהלך אובדן של תאונות אוויריות (LO) וכיסוי דם נמוך יותר תלוי במיקום אוטומטי.

מערכות בקרה חכמות אלה נועדו להיות חזקים נגד כישלונות בודדים וכשלונות נפוצים.הם כוללים לוגיקה הצבעה מגוונת, ערוצי תקשורת מאוזנת, ואבחון עצמי תקופתי.התוצאה היא ארכיטקטורה בקרת קירור שיכול להגיב לתחנת blackout על ידי מעבר חלקה של משאבות פעיל כדי בידוד פסיבי condensers, ללא כל פעולה - תוך מתן מעמד בזמן אמת לשליטה העיקרית באמצעות קישורים אלחוטיים.

מערכת קירור חירום (ECCS)

טכנולוגיות קירור חדשניות אינן קיימות בבידוד – הן חייבות לעבוד בתוך התצורה הקיימת של ECCS.ב- BWRs המודרנית, ECCS כולל מערכות הזרקת לחץ גבוה ומדכאות נמוכה, כמו גם בריכת הדיכוי המספקת כיור חום ודיכוי המכיל לחץ.שדרוגים אחרונים מתמקדים בהגדלת האמינות של הבריכה כחום דרך הסרת חום פאסיבי (PR) כמה מקומות חמים כדי להחלפת מים פעילים ישירות כדי לדיכוי הדם באופן ישיר.

אזור אינטגרציה נוסף הוא השילוב של קירור פסיבי עם venting. במהלך אירועים מעבר לתכנון-basis, המכילה סינון סינון יכול לעזור לשמור על שלמות המכילה, אבל את הנתיב האוורור חייב להיות מגניב למנוע טמפרטורות גבוהות יותר. עיצובים חדשים משלבים מעילים קירור פסיביים על צינורות אוורור, באמצעות אותם מקורות מים מונעים כוח הכבידה להאכיל את המבודדים.

ההתאחדות הגרעינית העולמית (FLT:0) מספקת סקירה מצוינת על האופן שבו תת-מערכת הקירור הזו משלבת כדי לעמוד במטרות בטיחות, מה שממחיש את המעבר מאדריכלות היברידית פעילה רק לפסיביות.

מגמות סודיות והכחשה

הרגולטורים ברחבי העולם מעודכנים את דרישותיהם לייצוג תכונות בטיחות פסיביות בארצות הברית, מסגרת "הנהרסק-המתונה, המבוססת על ביצועים" (RIPB) מאפשרת לצמחים להגיש בקשה לתקנות רישיון, אשר מחליפים רכיבים פעילים מסוימים עם חלופות פסיביות, בתנאי שמקרה הבטיחות הכולל מתחזק.ביפן, לאחר שינויים רגולטוריים שלאחר פוקימה, כי כל ה-BWR חייב להיות "יכולות" מוגבלות" של 72 שעות קירור ללא מגבלות על בסיס פאסיביות.

מגמות רגולטוריות אלה גם לקדם מגוון: צמח המסתמך בעיקר על משאבות פעילות עשוי להיות נדרש להוסיף מערכת קירור פסיבית ייעודית כגיבוי מגוון.לדוגמה, ההתקנה של מערכת להסרת חום פסיבי חיצוני, נפרד מקבוצת בידוד הקיימת, הוא עכשיו נפוץ ביישומים חידוש רישיון.מגוון כזה מקטין את הסיכון של כשל משותף באספקת קירור.

הנחיות עתידיות ותגובה של ה-Generation

במבט קדימה, אותם חידושים בקירור BWR משולבים בעיצובים מתקדמים של כור, כולל תגובה מודולרית קטנה (SMRs) ודור III+ BWRs כמו BWR (ESBWR) , למשל, מסתמכים לחלוטין על מחזור טבעי של פעילות נורמלית, מפשטים את מערכת הכור וחיסול משאבות בטיחותיות מחדש בנוי סביב מערכות קירור מרובות - אשר מכילות לחץ דם פסיבית או קירור חשמליות, ללא קירור, אשר מכילות, או קירור חשמליות, אשר מכילות, ללא כל חומרת, או קירור פסיבית, אשר מכילות, אשר מכילות, או קירור חשמליות, אשר מכילות, ללא קירור, אשר מכילות, או קירור פסיבית, ללא קירור חשמליות, או קירור, אשר מכילות, אשר מכילות, ללא קירור חשמליות, או קירור, או קירור פסיבית לחלוטין על ידי קירור, כוח הכבידה באופן קבוע, ללא כוח הכבידה באופן קבוע, ללא כוח הכבידה באופן קבוע, ללא קירור, ללא כוח הכבידה באופן קבוע, ללא קירור, ללא קירור, אשר מכילות, או קירור, או קירור חשמליות, ללא קירור, ללא קירור חשמליות, אשר מכילות, ללא קירור, אשר מכילות, אשר מכילות, ללא כוח הכבידה פסיבית, אשר מכילות,

בנוסף, מחקר מחזורי CO2 קריטיים של BWR יכול להוביל מערכות קירור יעילות יותר. CO2 Super Critical יש צפיפות גבוהה יותר וקיבולת חום מאשר קיטור, המאפשרת קומפקטיות ויחסי לחץ נמוך. בעוד הטכנולוגיה הזו עדיין בשלב האבטיפוס, היא מבטיחה להפחית את טביעת הרגל הפיזית של מערכות קירור תוך הגדלת יעילות תרמית, בסופו של דבר לשפר את הכלכלה ואת רמת הבטיחות.

מסקנה

הנוף מערכת הקירור של מגיבים מים בולים עובר טרנספורמציה בסיסית.על ידי שילוב פיזיקת הפסיבי עם בקרה דיגיטלית חכמה וחומרים מתקדמים, תעשיית הגרעין בונה מערכות קירור כי הם הרבה יותר גמישים מאשר אלה של דורות קודמים.טכנולוגיות אלה - זיהום עם משטחים מתקדמים, מתקני חום קומפקטיים, משאבות השקעות מופעלות על ידי השקעות, תאומים דיגיטליים, בטיחות אוטומטיים - הם רק ייצוגיות חיצוניות, ללא יכולת קירור גבוהה, אשר עלולים לשרוד שינויים גרעיניים, ללא שינויים בלחץ חיצוניים, ללא שינויים גרעיניים, ללא שינויים מהירים, כוח, כוח חיצוניים, ללא שינויים חזקים, ואפקטים, יכולות לרדיקאלים של שינויים גרעיניים, ללא שינויים מתקדמים, ללא שינויים מתקדמים, רדיקאלים, כוח חיצוניות, כוח חיצוניות, עלולים, כוח, כוח, כוח הרסניים, ללא שינויים מתקדמים, כוח גרעיניים, כוח גרעיניים, כוח מכניים, ללא שינויים מהירים, כוח הרסניים, ללא שינויים מהירים, ללא שינויים מהירים, ללא שינויים מהירים, שינויים מהירים, כוח הרסניים, עלולים, עלולים, שינויים רגולטוריים, שינויים מהירים, ללא שינויים מהירים, ללא שינויים מהירים, ללא שינויים מהירים, שינויים מהירים, ללא שינויים מהירים, שינויים סביבתיים מתוחכמות אחוריים, עלולים, כוח חיצוניות, כוח גרעיני